Я вже писав на початку літа про саморобному вітряк - анемометр.
Його метою було організувати збір статистики про вітер і прийняття на її основі рішення про будівництво великого серйозного вітряка. На жаль, не знайшлося ні програміста, який бажає написати програму обробки даних з анемометра, ні фахівця з мікроконтролерів, для створення відповідного приладу. Тому, на жаль довелося спостерігати за вітром візуально, благо флюгер був завжди на виду. І на жаль, спостереження ці вкрай гнітючі ...
Справа в тому, що вітер в середній смузі європейської частини Росії володіє крайней турбулентністю в своїх приземних шарах. Буквально протягом 3-5 хвилин вітряк багаторазово і зупиняється (або сильно сповільнюється) і розкручується так, що лопатей не видно. При цьому і напрям вітру змінюється в секторі до 90-120 градусів. Вкрай рідко бувають дні коли дме відносно сильний і рівний вітер. За все літо в моїй місцевості таких днів було всього 4. Було кілька штильових днів. А в інші - вітер був дуже турбулентний, і по швидкості, і за напрямком.
В таких умовах робити «глобальний» вітроелектрогенератор (на 1-2 КВт або більше) абсолютно безглуздо. Він не тільки себе ніколи не окупить, але взагалі буде погано працювати. Оскільки потужний генератор потребує великих лопатей, а вони будуть володіти великою інерцією і отже - «пропускати» пориви сильного вітру. Тобто просто не встигатимуть розкручуватися. Часом такі пориви, що несуть в собі основну потужність «середнього» вітрового потоку тривають всього 15-30 секунд.
Крім того, будь-який обертається предмет володіє значним моментом інерції в площині обертання і є, по суті, гіроскоп. Сподіваюся, читач пам'ятає простий шкільний досвід по демонстрації гироскопического ефекту з велосипедним колесом. Будучи розкрученим, воно легко утримується буквально «двома пальцями» за один з стирчать решт своєї осі. І його надзвичайно важко повернути в бік і змусити крутитися в інший площині. Приблизно те ж саме буде відбуватися і з пропелером вітряка при зміні напрямку вітру. І ось, і лопаті пропелера будуть відчувати жахливі бічні знакозмінні навантаження.
Ці обставини фактично ставлять жирний хрест на надіях обійтися одним великим вітряком. Працювати він, звичайно ж буде. Але рідко і безглуздо. При слабких турбулентних вітрах він буде все одно видавати мізерну потужність, а при сильних - ви не будете знати куди дівати надлишок. І вже, звичайно, слід забути про його окупності. Він буде просто дорогою і красивою іграшкою, самим недолугим вкладенням коштів і праці, яке тільки можна уявити.
Перспективними ж конструкції вітряків - це невеликі малопотужні вітрогенератори, мають практично нульову інерційність. Саме вони здатні взяти від вітру практично всю енергію, яку він несе. Таких, що б встигали швидко розкручуватися і відпрацьовувати зміну галс. А для отримання великої потужності потрібно пристрій своєрідного вітропарку вітряних генераторів, розташованих на різновисоких щоглах (що б не екранувати один одного від вітру). Це ж, до речі, значно підвищить буреустойчівость, рішення проблем з потужними важкими щоглами і розтяжками (щогли будуть тримати один одного), з надійністю «електростанції» - адже все відразу генератори зламатися не можуть і плановий ремонт і обслуговування не приведуть до повної зупинки генеруючих потужностей .
Прийшовши до таких невтішних висновків, я вирішив переробити свій анемометр в робочу модель вітрогенератора. Тобто замість безглуздого споглядання флюгера почати отримувати від нього практичну користь. Тим більше, що генератор вітряка є кроковий двигун з 200 «кроками» на оборот і досить спритно генерує електрику навіть на малих обертах. Потужність генератора приблизно Ватт 7-8
Перш за все потрібна була заміна лопатей на менш інерційні. Лопухи від вентилятора все ж досить важкі. Нові лопаті вітряка я зробив їх із залишків дюралюмінієвого відливу для пластикових вікон. Діаметр пропелера - приблизно сантиметрів 50. Що обіцяє вихід на максимальну потужність для генератора вже при вітрі 4 м / с. Вирізав з товстої фанери трикутник. Вклеїв в нього (епоксидною смолою) втулку, внутрішній діаметр якої збігався в діаметром осі крокового моторчика. Ретельно разметив, зробив пропили в фанерному "кокпіті" і вклеїв в прорізи лопаті. Додатково зафіксував їх невеликими гвинтами. Поки епоксидка не застиг, постарався максимально отбалансировать гвинт, що він не вібрував при обертанні. Після застигання епоксидної смоли ще раз перевірив балансування і довів її до досконалості шляхом зрізання найтонших смужок дюралю з країв лопатей.
Взагалі кажучи, маломірні вітрогенератори мають приємний властивістю. Практично немає сенсу морочитися складними розрахунками КВЕВ, профілів лопаті і їх виготовленням. Будуть прекрасно працювати і найпростіші, плоскі. А потрібну потужність можна отримати простим їх подовженням (отже, збільшенням площі ометанія).
Все це надзвичайно здешевлює вітрогенератор, з'являється сенс його виготовлення і використання. Зокрема, на свій я витратив приблизно 3-4 години часу (включаючи флюгер) і без урахування часу полімеризації епоксидної смоли. Витрати склали «нуль», так як робилося все «зі сміття», тобто підручних матеріалів.
Здавалося б, де можна використовувати такий малопотужний генератор? У перспективі, я збираюся використовувати його на ... нагріванні води. Вірніше, для компенсації тепловтрат води, нагрітої сонцем. Найпростіший розрахунок показує абсолютну спроможність моїх сподівань.
Припустимо, є якийсь бак - термос, літрів на 50, куди ввечері зливається нагріта до 50 градусів вода з сонячного колектора. Розмір бака приблизно 40 х 40 х 40 см. Відповідно площа поверхні буде дорівнює 1 кв. метру. Бак оточений теплоізоляцією з Дотеплопровідності 0,15 Вт / м * град і товщиною 30 см. і тепловтрати будуть складати приблизно 0,5 Вт / град. Тобто для того, що б підтримувати різницю температур в 20-25 градусів між гарячою водою в баку-термосі і навколишнім повітрям, досить генератора потужністю всього 10-15 Вт! Він буде компенсувати тепловтрати і одного разу нагріта вода вже ніколи не охолоне. А якщо станеться міцний вітерець - так ще й підігріється.
Зараз мій генератор крутиться поки без навантаження, проходить «ходові випробування». Але найближчим часом я його примушу заряджати акумулятори в освітленні дачного туалету і підсвічування доріжки до нього. А то тягнути шнур туди і лінь і важко, а міняти батарейки в китайському ліхтарі вже набридло.
Проїжджаючи на велосипеді повз дачних ділянок, я побачив що працює вітрогенератор:
Великі лопаті повільно, але вірно оберталися, флюгер орієнтував пристрій у напрямку вітру.
Мені захотілося реалізувати подібну конструкцію, нехай і не здатну виробляти потужність, достатню для забезпечення "серйозних" споживачів, але все-таки працює і, наприклад, заряджаючу акумулятори або живильну світлодіоди.
крокові двигуни
Одним з найбільш ефективних варіантів невеликого саморобного вітроелектрогенератори є використання крокової двигуна (ШД) (англ. stepping (stepper, step) motor) - в такому моторі обертання валу складається з невеликих кроків. Обмотки крокової двигуна об'єднані в фази. При подачі струму в одну з фаз відбувається переміщення вала на один крок.
Ці двигуни є низькооборотноїі генератор з таким двигуном може бути без редуктора підключений до вітряної турбіни, двигуна Стірлінга або іншому низькооборотної джерела потужності. При використанні в якості генератора звичайного (колекторного) двигуна постійного струму для досягнення таких же результатів потрібна була б в 10-15 разів вища частота обертання.
Особливістю кроковиках є досить високий момент рушання (навіть без підключеної до генератора електричного навантаження), що досягає 40 грам сили на сантиметр.
Коефіцієнт корисної дії генератора з ШД досягає 40%.
Для перевірки працездатності крокової двигуна можна підключити, наприклад, червоний світлодіод. Обертаючи вал двигуна, можна спостерігати світіння світлодіода. Полярність підключення світлодіода не має значення, так як двигун виробляє змінний струм.
Джерелом таких досить потужних двигунів є п'ятидюймовий дисководи гнучких дисків, а також старі принтери і сканери.
двигун 1
Наприклад, я маю ШД зі старого 5.25 "дисковода, який працював ще в складі ZX Spectrum - сумісного комп'ютера "Байт".
Такий дисковод містить дві обмотки, від кінців і середини яких зроблені висновки - разом з двигуна виведено шість проводів: 
перша обмотка (англ. coil 1) - синій (англ. blue) І жовтий (англ. yellow);
друга обмотка (англ. coil 2) - червоний (англ. red) І білий (англ. white);
коричневі (англ. brown) Дроти - висновки від середніх точок кожної обмотки (англ. center taps).
розібраний кроковий мотор
Зліва видно ротор двигуна, на якому видно "смугасті" магнітні полюси - північний і південний. Праворуч видно обмотка статора, що складається з восьми котушок.
Опір половини обмотки становить ~ 70 Ом.
Я використовував цей двигун в первісної конструкції мого вітрогенератора.
двигун 2
Що знаходиться в моєму розпорядженні менш потужний кроковий двигун T1319635 фірми Epoch Electronics Corp. з сканера HP Scanjet 2400 має п'ять висновків (уніполярний мотор): 
перша обмотка (англ. coil 1) - помаранчевий (англ. orange) І чорний (англ. black);
друга обмотка (англ. coil 2) - коричневий (англ. brown) І жовтий (англ. yellow);
червоний (англ. red) Провід - з'єднані разом висновки від середньої точки кожної обмотки (англ. center taps).
Опір половини обмотки становить 58 Ом, яке зазначено на корпусі двигуна.
двигун 3
У поліпшеному варіанті вітрогенератора я використовував кроковий двигун Robotron SPA 42 / 100-558, Вироблений в НДР і розрахований на напругу 12 В: 
вітротурбіна
Можливі два варіанти розташування осі крильчатки (турбіни) вітрогенератора - горизонтальне і вертикальне.
перевагою горизонтального(Найбільш популярного) розташування осі, що розташовується у напрямку вітру, є більш ефективне використання енергії вітру, недолік - ускладнення конструкції.
Я обрав вертикальне розташування осі - VAWT (vertical axis wind turbine), Що істотно спрощує конструкцію і не вимагає орієнтації за вітром . Такий варіант більш придатний для монтування на дах, він набагато ефективніше в умовах швидкого і частого зміни напрямку вітру.
Я використовував тип вітротурбіни, званий вітротурбіна Савоніуса (англ. Savonius wind turbine). Вона була винайдена в 1922 році Сігурд Йоханнесом Савоніуса (Sigurd Johannes Savonius) З Фінляндії. 
Сігурд Йоханнес Савоніуса
Робота вітротурбіни Савоніуса заснована на тому, що опір (англ. drag) Набігаючого потоку повітря - вітру увігнутій поверхні циліндра (лопаті) більше, ніж опуклою.
Коефіцієнти аеродинамічного опору (англ. drag coefficients) $ C_D $
двовимірні тіла:
увігнута половина циліндра (1) - 2,30
опукла половина циліндра (2) - 1,20
плоска квадратна пластина - 1,17
тривимірні тіла:
увігнута порожниста півсфера (3) - 1,42
опукла порожниста півсфера (4) - 0,38
сфера - 0,5
Зазначені значення наведені для чисел Рейнольдса (англ. Reynolds numbers) В діапазоні $ 10 ^ 4 - 10 ^ 6 $. Число Рейнольдса характеризує поведінку тіла в середовищі.
Сила опору тіла повітряному потоку $ (F_D) \u003d ((1 \\ over 2) (C_D) S \\ rho (v ^ 2)) $, де $ \\ rho $ - щільність повітря, $ v $ - швидкість повітряного потоку, $ S $ - площа перетину тіла.
Така вітротурбіна обертається в одну і ту ж сторону, незалежно від напрямку вітру: 
Подібний принцип роботи використовується в чашково анемометр (англ. cup anemometer) - приладі для вимірювання швидкості вітру: 
Такий анемометр був винайдений в 1846 році ірландським астрономом Джоном Томасом Ромні Робінсоном ( John Thomas Romney Robinson):
Робінсон вважав, що чашки в його четирехчашечном анемометр переміщаються зі швидкістю, яка дорівнює одній третині швидкості вітру. У реальності це значення коливається від двох до трохи більше трьох.
В даний час для вимірювання швидкості вітру використовуються трехчашечние анемометри, розроблені канадським метеорологом Джоном Паттерсоном ( John Patterson) В 1926 році: 
Генератори на колекторних двигунах постійного струму з вертикальною Мікротурбіни продаються на eBay за ціною близько $ 5: 
Така турбіна містить чотири лопаті, розташовані уздовж двох перпендикулярних осей, з діаметром крильчатки 100 мм, висотою лопаті 60 мм, довжиною хорди 30 мм і висотою сегмента 11 мм. Крильчатка насаджена на вал колекторного мікродвигуна постійного струму з маркуванням JQ24-125H670. Номінальна напруга живлення такого двигуна становить 3 ... 12 В.
Енергії, що виробляється таким генератором, вистачає для світіння "білого" світлодіода.
Швидкість обертання вітротурбіни Савоніуса не може перевищувати швидкість вітру , Але при цьому така конструкція характеризується високим крутним моментом (Англ. torque).
Ефективність вітротурбіни можна оцінити, порівнявши вироблювану вітрогенератором потужність з потужністю, укладеної в вітрі, обдуває турбіну:
$ P \u003d (1 \\ over 2) \\ rho S (v ^ 3) $, де $ \\ rho $ - щільність повітря (близько 1,225 кг / м 3 на рівні моря), $ S $ - ометаєма площа турбіни (англ. swept area), $ V $ - швидкість вітру.
моя вітротурбіна
Варіант 1
Спочатку в крильчатці мого генератора використані чотири лопаті у вигляді сегментів (половинок) циліндрів, вирізаних з пластикових труб:
Розміри сегментів -
довжина сегмента - 14 см;
висота сегмента - 2 см;
довжина хорди сегмента - 4 см;
Я встановив зібрану конструкцію на досить високій (6 м 70 см) дерев'яній щоглі з бруса, прикріплену саморізами до металевого каркасу: 
Варіант 2
Недоліком генератора була досить висока швидкість вітру, необхідна для розкрутки лопатей. Для збільшення площі поверхні я використовував лопаті, вирізані з пластикових пляшок:
Розміри сегментів -
довжина сегмента - 18 см;
висота сегмента - 5 см;
довжина хорди сегмента - 7 см;
відстань від початку сегмента до центру осі обертання - 3 см.
варіант 3
Проблемою виявилася міцність власників лопатей. Спочатку я використовував перфоровані алюмінієві планки від радянського дитячого конструктора товщиною 1 мм. Через кілька діб експлуатації сильні пориви вітру призвели до зламу планок (1). Після цієї невдачі я вирішив вирізати власники лопатей з фольгованого текстоліту (2) товщиною 1,8 мм: 
Міцність текстоліту на вигин перпендикулярно пластині становить 204 МПа і порівняємо з міцністю на вигин алюмінію - 275 МПа. Але модуль пружності алюмінію $ E $ (70000 МПа) набагато більше, ніж у текстоліту (10000 МПа), тобто тексоліт набагато еластичнішою алюмінію. Це, на мою думку, з урахуванням більшої товщини текстолітових власників, забезпечить набагато більшу надійність кріплення лопатей вітрогенератора.
Вітрогенератор змонтований на щоглі: 
Дослідна експлуатація нового варіанту вітрогенератора показала його надійність навіть при сильних поривах вітру.
Недоліком турбіни Савоніуса є невисока ефективність
- тільки близько 15% енергії вітру перетворюється в енергію обертання валу (це набагато менше, ніж може бути досягнуто з вітротурбін Дарині (Англ. Darrieus wind turbine)), Що використовує підйомну силу (англ. lift). Цей вид вітротурбіни був винайдений французьким авіаконструктором Жоржем Дарині (Georges Jean Marie Darrieus) -патент США від 1931 року № 1,835,018 .
Жорж Дарині
Недоліком турбіни Дарині є те, що у неї дуже поганий самозапуск (для вироблення крутного моменту від вітру турбіни вже повинна бути розкручена).
Перетворення електроенергії, вироблюваної кроковим двигуном
Висновки крокової двигуна можуть бути підключені до двох мостових випрямлячів, зібраних з діодів Шотткі для зниження падіння напруги на діодах.
Можна застосувати популярні діоди Шотткі 1N5817 з максимальним зворотною напругою 20 В, 1N5819 - 40 В і максимальним прямим середнім випрямленою струмом 1 А. Я з'єднав виходи випрямлячів послідовно з метою збільшення вихідної напруги.
Також можна використовувати два випрямляча з середньою точкою. Такий випрямляч вимагає в два рази менше діодів, але при цьому і вихідна напруга знижується в два рази.
Потім пульсує напруга згладжується за допомогою ємнісного фільтра - конденсатора 1000 мкФ на 25 В. Для захисту від підвищеного напруги, що генерується паралельно конденсатору включений стабілітрон на 25 В. 
схема мого вітрогенератора
електронний блок мого вітрогенератора
застосування вітрогенератора
Виробляється вітрогенератором напруга залежить від величини і сталості швидкості вітру.
При вітрі, що колише тонкі гілки дерев, напруга досягає 2 ... 3 В.
При вітрі, що колише товсті гілки дерев, напруга досягає 4 ... 5 В (при сильних поривах - до 7 В).
ПІДКЛЮЧЕННЯ ДО JOULE THIEF
Згладжене напруга з конденсатора вітрогенератора може подаватися на - низьковольтний DC-DC перетворювач 
Значення опору резистора R підбирається експериментально (в залежності від типу транзистора) - доцільно використовувати змінний резистор на 4,7 кОм і поступово зменшувати його опір, домагаючись стабільної роботи перетворювача.
Я зібрав такий перетворювач на базі германієвого pnp-транзістора ГТ308В ( VT) І імпульсного трансформатора МІТ-4В (котушка L1 - висновки 2-3, L2 - висновки 5-6): 
ЗАРЯД іоністорів (суперконденсаторів)
Іоністор (суперконденсатор, англ. supercapacitor) Являє собою гібрид конденсатора і хімічного джерела струму.
іоністор - неполярний елемент, але один з висновків може бути позначений "стрілкою" - для позначення полярності залишкового напруги після його зарядки на заводі-виробнику.
Для початкових досліджень я використовував іоністор ємністю 0,22 Ф на напругу 5,5 В (діаметр 11,5 мм, висота 3,5 мм):
Я підключив його через діод до виходу через германієвий діод Д310.
Для обмеження максимальної напруги зарядки іоністори можна використовувати стабілітрон або ланцюжок світлодіодів - я використовую ланцюжок з двох червоних світлодіодів: 
Для запобігання розряду вже зарядженого іоністори через обмежувальні світлодіоди HL1 і HL2 я додав ще один діод - VD2.
Далі буде
Ви, хоч розумієте, що пишете? Або пишете для того, щоб людину підтримати в його починаннях і він, витративши гроші на комплектуючі для своєї системи, в кінцевому підсумку отримав абсолютно непрацездатну річ? Ви відповідаєте: "Двигун, як генер підійде" - так, підійде, але звідки ви взяли 1,1-1,5А? Це при якій напрузі? При якій швидкості обертання ротора? Далі пишете: "Стандарт потужності 1м стрічки, на кшталт, 5Вт ..." - стандарту потужності тут немає, а стрічки бувають і близько 5Вт і близько 14Вт, і близько 7Вт на метр і ін., А це дуже великий розкид. Продовжуємо: "Так як ви стільки накрутили то цілком може вистачити для заряду акумулятора" - це, взагалі, що означає? Те, що чим складніше, наворочені і заплутаніше схема, тим більше її віддача і ефективність? Повна нісенітниця. Для зарядки 12В мотоаккума потрібно близько 14-15В при струмі приблизно 0,6-0,7А (для ємності приблизно 7А / ч). Ви впевнені, що система здатна тривалий час видавати такі параметри? Адже, щоб зарядити розряджений аккум мотоцикла, 2-3-х годин не вистачить. Чи вважаєте, також, що заряджати можна і від 18В? Так, можна, але електроліт википить через тиждень, а то й раніше, і пластини посипляться. Хороша рекомендація! Невибагливі в зарядці - це не означає, що їх можна заряджати будь-яким напругою. Далі Ви пишете: "Буде дуже навіть відмінно, адже раптом забув вимкнути світло і акумулятор сів ще до того як встигне підзарядиться" - говорите так, ніби зарядка акумулятора відбувається тільки в світлий час доби))) Це вітряк, а не сонячна батарея. При правильно працюючій системі, при постійному вітрі, аккум взагалі не повинен розряджатися, якщо навіть забули вимкнути світло. Але ідея фотоелемента сама по собі хороша з точки зору автоматизації. далі: світлодіодна стрічка, Напевно, буде працювати, як Ви говорите, і при 30 вольтах, однак, доки це буде? Опору обмежують струм, так, але він же буде рости пропорційно підвищенню напруги, а не залишатися постійним! Діоди дуже не люблять перевищення робочого струму. Так, що результат відомий: перегрів діодів і, як наслідок, різке зниження терміну експлуатації, або вихід їх з ладу вкрай швидкий. Слідом пишете: "Ємність також не критична, додайте ще 1 плівковий конденсатор на 1 мкф" - для чого? Це що, фільтр перешкод? Чому тоді 1мкФ? І навіщо там взагалі фільтр? А, якщо не фільтр, а згладжує пульсації елемент, то тут якраз його ємність критична! Ємність - це основний параметр конденсатора взагалі-то. А 1мкФ - це пусте місце для описаної людиною системи, нічого він не згладить. Навіть 1000мкФ, яку хотів встановити автор питань - дуже мало для його задумки. Я б зрозумів, якби це було 5000-7000 або навіть 10000мкФ, а то і більше. В кінці людина запитує, чи вистачить мотоаккума, щоб стрічка світилася всю ніч, і Ви відповідаєте, що, мовляв, звичайно, вистачить. Ви вивчали фізику в школі? Або ще вивчаєте? Це було Ваше припущення пальцем в небо або хоч який-небудь елементарний розрахунок? Давайте прикинемо дуже грубо: людина писала, що хоче встановити 10-15м стрічки. Навіть, якщо взяти мінімальні значення, тобто 10м стрічки потужністю 5Вт / м, то шляхом нехитрих підрахунків отримуємо 50Вт потужності. Поділивши потужність стрічки на напругу акумулятора (приблизно 12,8В) отримаємо струм: 50 / 12,8 \u003d 3,9А. Ємність звичайного мотоаккума приблизно дорівнює 7А / ч. Т.ч. можна прикинути, скільки часу пропрацює стрічка від повністю зарядженого акумулятора: 7 / 3,9 \u003d 1,79ч \u003d 1ч 47мін., тобто майже дві години. Це далеко не вся ніч. До того ж, в розрахунок взято мінімальні параметри і, якщо довжина стрічки або / та її потужність будуть більше, відповідно час роботи від акумулятора пропорційно зменшиться. От якось так.
Я б не став всього цього писати, але справа в тому, що стрічка коштує грошей, аккум і фотореле теж ... І гроші це чималі, а чол, який отримав схвалення і підтримку своєї ідеї в коментах людей, які не розуміють суті і нюансів процесу, радісно побіжить в магаз, витратить гроші на комплектуючі, а в підсумку отримає систему, непрацездатну в принципі, спочатку. Не треба давати поради, не розбираючись в питанні!
З кожним роком люди ведуть пошуки альтернативних джерел. Саморобна електростанція зі старого автомобільного генератора буде до речі в віддалених ділянках, де немає підключення до загальної мережі. Вона зможе вільно заряджати акумуляторні батареї, А також забезпечить роботу декількох побутових приладів і освітлення. Куди використовувати енергію, що буде вироблятися вирішуєте ви, а також зібрати його своїми руками або придбати у виробників, яких на ринку більш ніж достатньо. У цій статті ми допоможемо вам розібратися зі схемою складання вітрогенератора своїми руками з тих матеріалів які завжди є у будь-якого господаря.
Розглянемо принцип роботи вітрові електростанції. Під швидким вітровим потоком активується ротор і гвинти, після в рух приходить основний вал, що обертає редуктор, а потім відбувається генерація. На виході ми отримуємо електрику. Отже, чим вище швидкість обертання механізму, тим більше продуктивності. Відповідно, при розташуванні конструкцій враховуйте місцевість, рельєф, знати ділянки територій, де велика швидкість вихору.
Інструкція збірки з автомобільного генератора
Для цього вам буде потрібно заздалегідь приготувати все комплектуючі. самим важливим елементом є генератор. Найкраще брати тракторний або автобусний, він здатний виробити набагато більше енергії. Але якщо такої можливості немає, то найімовірніше варто обійтися і більш слабкими агрегатами. Для збірки апарату вам знадобиться:
вольтметр
реле акумуляторної зарядки
сталь для виготовлення лопатей
12 вольта акумулятор
коробка для проводів
4 болта з гайками та шайбами
хомути для кріплення
Збірка пристрою для будинку на 220в
Коли ж усе готово переходите до складання. Кожен з варіантів може мати додаткові деталі, але вони чітко обумовлюються безпосередньо в керівництві.
Насамперед зберіть вітряне колесо - головний елемент конструкції, адже саме ця деталь буде перетворювати енергію вітру в механічну. Найкраще, щоб у нього було 4 лопаті. Запам'ятайте, що чим менше їх кількість, тим більше механічної вібрації і тим складніше буде його збалансувати. Роблять їх з листової сталі або залізної бочки. Форму вони повинні носити не таку, як ви бачили в старих млинах, а нагадують крильчасті тип. У них аеродинамічний опір набагато нижче, а ефективність вище. Після того як ви за допомогою болгарки, виріже вітряк з лопатями діаметром 1.2-1.8 метра, його разом з ротором потрібно прикріпити з віссю генератора, просвердливши отвори і з'єднавши болтами.
Збірка електричної схеми
Закріплюємо дроти і підключаємо їх безпосередньо до акумулятора і перетворювача напруги. Потрібно використовувати всі, що в школі на уроках фізики вас вчили майструвати при складанні електричної схеми. Перед початком розробки подумайте, які кВт вам потрібні. Важливо відзначити, що без подальшої переробки та перемотування статора зовсім не придатні, робочі обороти складають 1,2 тис-6 тис. Об / м, а цього недостатньо для виробництва енергії. Саме з цієї причини потрібно позбавиться від котушки збудження. Щоб підняти рівень напруги, перемотайте статор тонким дротом. Як правило, в результаті потужність буде при 10 м / с 150-300 ват. Після складання ротор добре буде магнітитися, ніби до нього підключили харчування.
роторні саморобні вітрогенератори дуже надійні в роботі і економічно вигідні, єдиним їх недосконалістю є страх сильних поривів вітру. Принцип роботи має простий - вихор через лопаті змушує механізм крутитися. В процесі цих інтенсивних обертань виробляється енергія, необхідного вам напруги. Така електростанція - це дуже вдалий спосіб забезпечити електрикою невелике будинок, звичайно, щоб викачувати воду зі свердловини його потужності буде недостатньо, але подивитися телевізор або включити світло у всіх приміщеннях з його допомогою можливо.
З домашнього вентилятора
Сам вентилятор може бути в неробочому стані, але з нього потрібно всього кілька деталей - це стійка і сам гвинт. Для конструкції знадобитися невеликий кроковий двигун спаяний доданими містком для того, щоб він видавав постійна напруга, пляшечка від шампуню, пластикова водопровідна трубка довжиною приблизно 50 см, заглушка для неї і кришка від пластикового відра.
На верстаті роблять втулку і фіксують в роз'ємі від крил розібраного вентилятора. У цю втулку буде кріпитися генератор. Після закріплення, потрібно зайнятися виготовленням корпусу. Зрізають за допомогою верстата або в ручному режимі дно від пляшки шампуню. Під час відрізання, потрібно також залишити отвір на 10, щоб в нього вставити вісь, виточену з алюмінієвого прута. Прикріплюють її за допомогою болта і гайки до пляшки. Після того як була виконана припаює всіх проводів, в корпусі пляшечки проробляють ще один отвір для виведення цих самих проводів. Простягаємо їх і закріплюємо в пляшечці зверху на генераторі. За формою вони повинні збігатися і корпус пляшки повинен надійно приховувати всі його частини.
Хвостовик для нашого пристрою
Щоб в майбутньому він вловлював потоки вітру з різних сторін, зберіть хвостовик, використавши заздалегідь підготовлену трубку. Хвостова частина буде кріпитися за допомогою відкручувати кришки від шампуню. У ній теж роблять отвір і, попередньо вдягнувши на один кінець трубки заглушку, простягають її і закріплюють до основного корпусу пляшки. З іншого боку, трубку пропілівают ножівкою і вирізують ножицями з кришки пластикового відра крило хвостової частини, воно повинно мати круглу форму. Все що вам потрібно, це просто обрізати краю відра, якими воно прикріплялося до основної ємності.
На задню панель підставки прикріплюємо USB вихід і складаємо всі отримані деталі в одну. Кріпити радіо або заряджати телефон можна буде через цей вмонтований USB порт. Звичайно, сильною потужністю він від побутового вентилятора не володіє, але все ж освітлення однієї лампочки може забезпечити.
Вітрогенератор своїми руками з крокової двигуна
Пристрій з крокової двигуна навіть при невеликій швидкості обертання виробляє близько 3 Вт. Напруга може підніматися вище 12 В, а це дозволяє заряджати невеликий акумулятор. Як генератор можна вставити кроковий двигун від принтера. У такому режимі у крокової двигуна виробляється змінний струм, а його без зусиль перетворити в постійний, використовуючи кілька доданих мостів і конденсатори. Схему ви можете зібрати власноруч. Стабілізатор встановлюють за мостами, в слідстві отримаємо постійне вихідна напруга. Щоб контролювати візуально напруга, можна встановити світлодіод. З метою зменшення втрати 220 В, для його випрямлення, застосовуються діоди Шотткі.
Лопаті будуть з труби ПВХ. Заготівлю малюють на трубі, а потім вирізують відрізним диском. Розмах гвинта повинен становити близько 50 см, а ширина - 10 см. Потрібно виточити втулку з фланцем під розмір вала ШД. Вона насаджується на вал двигуна і кріпиться за допомогою гвинтів, безпосередньо до фланців будуть кріпитися пластикові "гвинти". Також проведіть балансування - від кінців крил відрізаються шматочки пластику, кут нахилу змінити за допомогою нагрівання і вигину. У сам пристрій вставляють шматок труби, до якого його теж прикріплюють болтами. Що стосується електричної плати, то її краще розмістити внизу, а до неї вивести харчування. З крокової двигуна виходять до 6 проводів, які відповідають двом котушок. Для них будуть потрібні токос'емноє кільця для передачі електроенергії від рухомої частини. Поєднавши всі деталі між собою переходимо до тестування конструкції, яка буде починати обертів при 1 м / с.
Вітряк з мотор-колесо і магнітів
Не кожен знає, що вітрогенератор з мотор-колеса можна зібрати своїми руками за короткий час, головне заздалегідь запастися потрібними матеріалами. Для нього найкраще підходить ротор Савоніуса, його можна придбати готовий або ж самостійно. Він складається з двох напівциліндричних лопатей і перекриття, з яких і виходять осі обертання ротора. Матеріал для їх вироби вибирайте самостійно: дерево, склотканина або пвх-трубу, що є найпростішим і оптимальним варіантом. Виготовляємо місце з'єднання деталей, на якому потрібно виконати отвори для кріплення відповідно до кількості лопатей. Буде потрібно сталевий поворотний механізм, щоб пристрій міг витримувати будь-яку погоду.
З феритових магнітів
Вітрогенератор на магнітах буде складно освоїти малодосвідчених майстрам, але все ж можна спробувати. Отже, повинні бути чотири полюса, в кожному буде знаходитися по два феритових магніту. Покривати їх будуть накладки з металу товщиною трохи менше міліметра для розподілу більш рівномірного потоку. Основних котушок повинно бути 6 штук, перемотані товстим проводом і повинні знаходитися через кожен магніт, займаючи простір, відповідне довжині поля. Кріплення схем обмотки може бути на ступиці від болгарки, в середину якої встановлений заздалегідь виточений болт.
Регулюється потік подачі енергії висотою закріплення статора над ротором, чим він вищий, тим менше залипання, відповідно потужність знижується. Для вітряка потрібно зварити опору-стійку, а на диску статора закріпити 4 великих лопаті, які ви можете вирізати зі старої металевої бочки або кришки від пластикового відра. при середньої швидкості обертання видає приблизно до 20 ват.
Конструкція вітряка на неодімових магнітах
Якщо ви хочете дізнатися про створення, потрібно зробити основою маточину автомобіля з дисками гальма, такий вибір цілком виправданий, адже вона потужна, надійна і добре збалансована. Після того як ви відчистите маточину від фарби і бруду, переходите до розстановці неодімових магнітів. Їх потрібно по 20 штук на диску, розмір повинен складати 25х8 міліметрів.
Магніти потрібно розміщувати, враховуючи чергування полюсів, перед склеюванням краще створити паперовий шаблон або прокреслити лінії, що ділять диск на сектора, щоб не переплутати полюса. Дуже важливо, щоб вони, стоять один навпроти одного, були з різними полюсами, тобто притягувалися. Клеять їх супер-клеєм. Підніміть бордюрчики по краях дисків, і в центрі намотайте скотч або заліпити пластиліном для недопущення розтікання. Щоб виріб працювало з максимальною віддачею, котушки статора слід розрахувати правильно. Збільшення кількості полюсів призводить до зростання частоти струму в котушках, завдяки цьому, пристрій навіть при низькій частоті обороту дає більшу потужність. Намотування котушок здійснюється більш товстими проводами, з метою зниження опору в них.
Коли основна частина готова, виготовляють лопаті, як в попередньому випадку і закріплюють їх до щогли, що може бути виготовлена \u200b\u200bзі звичайної пластикової труби з діаметром- 160 мм. Зрештою наш генератор, що працює на принципі магнітної левітації, з діаметром у півтора метра і шістьма крилами, в 8м / с, здатний забезпечити до 300 Вт.
Ціна розчарування або дорогий флюгер
Сьогодні існує безліч варіантів як зробити пристрій для перетворення енергії вітру, кожен спосіб по-своєму ефективний. Якщо ви ознайомлені з методикою виготовлення обладнання виробляє енергію, то буде неважливо на базі чого його робити, головне, щоб він відповідав задуманої схемою, і на виході давав хорошу потужність.
Прийшла в голову проста, очевидна, але геніальна думка. Адже якщо врахувати, що кроковий двигун є не тільки моторчиком, який забезпечує механічну роботу абсолютно різних пристроїв (Починаючи від принтерів сканерів та іншої офісної апаратури, закінчуючи різними агрегатами, застосовуваними в більш серйозних пристроях). Кроковий двигун так же може послужити відмінним генератором електрики!
А його найголовніший плюс у всьому, це те, що йому зовсім не потрібні великі обороти, він цілком може справно працювати і при малих навантаженнях. Тобто навіть при мінімальному дії сили спрямованої на нього, кроковий двигун відмінно виробляє енергію. Найголовніше, що цієї енергії цілком вистачить на різні потреби, на зразок освітлення дороги велосипедисту за допомогою підключеного до крокової двигуна ліхтаря.
На жаль зі звичайним генератором стандартному велосипеду будуть все-таки необхідні початкові обороти, до того як ліхтарик почне випускати промені досить яскравого світла для чіткого висвітлення шляху. Але при використанні крокової двигуна цей недолік видаляється сам собою, тобто освітлення буде подаватися відразу як тільки почнеться обертання колеса.
Але правда у цій диво конструкції все ж буде ряд недоліків. Наприклад найбільш явний з них, це велике магнітне залипання. Але насправді це не так страшно для велосипедиста.
Що приступаючи до роботи нам буде необхідно знайти деякі деталі:
1) Власне сам кроковий двигун.
2) парочка конденсаторів великої ємності.
3) світлодіодні ліхтарі
4) стабілізатор напруги 5-6 вольт.
Знайти кроковий двигун досить просто в силу того, що він дуже поширений у всіх офісних приладах. Єдине що потрібно розуміти, це те, що чим більше кроковий двигун - тим відповідно краще для нас.
Тут буде описано та представлено кілька моделей крокових двигунів і різні варіанти їх кріплення до залізного коня.
Для початку візьмемо самий великий двигун, Що вдалося роздобути автору. Він демонтував його зі звичайного офісного плоттера для друку (по суті це принтер, тільки в кілька разів більшого розміру).
Зовні двигун досить великий.
Але перш ніж приступити до вивчення схеми стабілізації так само схеми харчування, варто звернути увагу на методику кріплення цього агрегату до Велобайк.
Якщо погляньте на малюнок, то зрозумієте, що генератор розташований ближче до осі колеса і обертання передається від додаткового кола.
І все ж так як модель велосипеда у кожного своя і хтось не захоче пошкоджувати раму саморізами, вам буде потрібно самому розробити кріплення а так само коло обертання, варіантів тут дійсно багато.
Якщо ж ви не уявляєте собі як прикрутити великий кроковий двигун до конструкції, є варіант трохи менше:
Вам залишається тільки вибрати варіант генератора, що підходить під розміри вашого транспортного засобу.
Щож коли з кроковими двигунами розібралися, можна приступити і до ліхтарів і ланцюгах харчування.
Ліхтарі необхідно взяти світлодіодні. схема випрямлення буде виглядати так: блок випрямних діодів, кілька конденсаторів великої ємності і природно стабілізатор напруги. В принципі це стандартна схема харчування.
Кроковий двигун стандартно має на виході чотири проводка, які відповідають двом котушок. саме з цієї причини на зображенні випрямних блоку теж два. Цей саморобний генератор електрики цілком може видавати аж до 50 вольт напруги на великих оборотах, так що, конденсатори краще взяти відповідні (напруга вище 50). Ну а стабілізатор на напругу 5-6 вольт.
І так в чому ж суть саморобки, і чому вона знадобилася?
Вся справа в його перевазі, навіть тільки рушивши з місця-вам шлях буде вже яскраво освітлений ліхтарем, живиться від нашого крокової двигуна-він же генератор.
Так само хотілося б відзначити, що в процесі руху ліхтарі не буде блимати або тухнуть- освітлення буде плавним і рівним.
